Für Solarstrom braucht man Sonne, klar. Werden Solarzellen jedoch von Niederschlag bedeckt oder gar blockiert, gibt’s keinen Strom – auch klar. Ein Solarmodul, das aufgrund schlechter Witterungsbedingungen keinen Strom liefert, ist demnach eine unzuverlässige Energiequelle – und in energiehungrigen Zeiten nicht die erste Wahl.
Eine Forschergruppe der University of California, Los Angeles (UCLA) tüftelt deshalb schon seit längerer Zeit daran, wie man Solarpaneele so verbessert, dass sie auch unter schwierigen Bedingungen Energie erzeugen können, z.B. bei Schneefall. Das Team hat nun eine neue Photovoltaik-Zelle vorgestellt, die konstant Energie liefert, auch wenn die Photovoltaik-Anlage mit Schnee bedeckt ist. Besser noch: Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Schnee sogar als Potenzial für die Energiegewinnung dienen kann.
Der Grund dafür ist, dass der auf den Paneelen liegende Schnee mehr Sonnenlicht reflektiert, was wiederum einen größeren Strom-Output zur Folge hat. Das funktioniert allerdings nur, wenn nicht das gesamte Solarpaneel mit Schnee bedeckt ist – denn dann wird gar kein Strom gewonnen.
Genau dieses Problem wollte das Forscherteam der UCLA lösen und entwickelte einen auf Reibungsenergie basierenden, sogenannten triboelektrischen Nanogenerator (TENG), der Schnee und Sonnenlicht miteinander kombiniert. Der winzige Generator, vom Forscherteam „snow-TENG“ getauft, besteht aus Silikon und ist von Natur aus negativ geladen. Schnee wiederum ist positiv geladen, was zur Folge hat, dass Elektronen ausgetauscht werden und eine geringe Menge Strom erzeugt wird, sobald Generator und Schnee miteinander in Kontakt kommen. Maher El-Kady, einer der Köpfe des Forscherteams der UCLA, erklärt:
„Schnee ist bereits geladen, deshalb dachten wir: Warum nicht ein neues Material ins Spiel bringen, das mit der entgegengesetzten Ladung Energie erzeugt?“
Auch wenn die hiermit erzeugt Menge an Strom eher gering ist, so könnte sie besonders in verschneiten und abschüssigen Regionen eine Unterstützung sein. Die erzeugte Menge an Strom dürfte außerdem ausreichen, um elektrische Geräte mit geringem Energiebedarf, wie z.B. Straßenbeleuchtung oder Smart-City-Geräte- und Sensoren, zu betreiben.Die snowTENG-Technologie kann aber auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. So hat das Team der UCLA bereits einen Prototypen zum Tracking im Fitnessbereich entwickelt, der an der Sohle von Schuhen angebracht wird und dann beim Kontakt von Schuh und Schnee Energie produziert. Auch als kleine, selbstversorgende Mini-Wetterstation könnte das Konzept eingesetzt werden, um nützliche Informationen über Menge und Niederschlagsrichtung von Schnee zu liefern.
Tribolelektrische Nanogeneratoren sind längst keine Neuheit mehr, wenn es um die Energiegewinnung aus Schlechtwetter geht: Ein Team der Soochow University in China entwickelte bereits zum Beispiel ein System, welches TENGs einsetzt, um Energie aus dem Niederschlag von Regen zu erzeugen. Die Technologie gewinnt dabei Energie aus der Reibung, die entsteht, wenn Regenwasser über das Solarpanel läuft.
Noch ein Vorteil: TENGs sind simpel in der Herstellung. Sie bestehen aus einem dünnen Silikonmaterial, das über die freiliegenden Elektroden gestülpt wird. Sowohl Silikon als auch Elektroden sind dabei sehr günstige Komponenten. In Zukunft könnte die TENG-Technologie deshalb bei einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz kommen. Allerdings müsste hierfür zunächst die Menge an Strom, die mit den tribolelektrischen Nanogeneratoren erzeugt wird, vergrößert werden.
Dieser Artikel ist eine Übersetzung von Thorge Jans. Das Original erschien zuerst auf unserer englischsprachigen Seite.
